隨著微機電系統(tǒng)(MEMS)、激光技術、高科技材料等的技術進步，智能傳感器的研發(fā)呈現(xiàn)多樣化的趨勢，有的利用生物材料模擬人類皮膚，創(chuàng)新傳感器的觸覺;有的利用MEMS技術研發(fā)微型智能化傳感器，從而有利于復雜系統(tǒng)的集成;有的利用高精度的激光技術創(chuàng)造激光雷達，從而利于系統(tǒng)實時感知周邊障礙物與環(huán)境等等。
然而總體而言，智能傳感器的研發(fā)過程呈現(xiàn)兩階段的趨勢：一、技術創(chuàng)新，根據未能滿足的需求開發(fā)新產品。在第一階段中，傳感器研發(fā)創(chuàng)新的方向源于智能裝備、創(chuàng)新設 備的需求，研發(fā)人員根據使用需求，創(chuàng)新出新型傳感器。二、成本降低，應用落地，產品逐步切合產業(yè)化需求。在第二階段中，在研發(fā)創(chuàng)新的過程中，為了滿足人們 對于智能裝備產業(yè)化應用的需求，研究人員從對技術開發(fā)的關注轉為對成本下降的關注，以實現(xiàn)傳感器大規(guī)模生產，智能裝備產業(yè)化應用的愿景。
3D激光雷達就是這樣一種從功能創(chuàng)新中誕生，又開始進入商業(yè)化開發(fā)的傳感器。下面以激光雷達為例，梳理傳感器典型的發(fā)展趨勢。
研發(fā)趨勢一：技術向高階延展
3D激光雷達的出現(xiàn)是為了滿足系統(tǒng)對于實時空間感知的需求而出現(xiàn)的，無人駕駛汽車、無人機等自主移動式機器人出于空間識別、自主避障、規(guī)劃路線的目的，需要一個傳感器能夠實時對于周邊環(huán)境進行掃描，從而獲知周邊障礙物和道路的距離信息，由此3D激光雷達應運而生。
3D激光雷達的研發(fā)過程本質上是激光測距技術的升維，和實現(xiàn)的需求逐步升級的過程，激光測距技術是3D激光雷達的基礎。最早激光測距儀的出現(xiàn)，解決了點到點一維距離測量的需求;然后2D激光雷達的出現(xiàn)，解決了在一個扇形平面內感知接近物體的需求，測量的是平面內的距離;如今3D激光雷達，通過高速變化激光投射角度，對周邊環(huán)境實時掃描獲取距離信息，解決了在三維空間內的障礙物和環(huán)境識別需求，測量的是三維空間內的距離。
3D激光雷達應用最熱門的領域莫過于無人駕駛汽車，以3D激光雷達為主導的無人駕駛感知系統(tǒng)是當今無人駕駛領域采取的主流技術路線，但是3D激光雷達的成本一直是此技術路線的痛點。以生產3D激光雷達最為知名的Velodyne公司的產品為例，三款產品按性能最高到底的售價分別為8萬美元、2萬美元、8千美元。在無人駕駛汽車研發(fā)測試階段，包括谷歌、百度在內的科研機構一直采用8萬美元的版本進行測試，據了解，谷歌無人駕駛汽車的總成本約為30多萬美元，而該款64線型的3D激光雷達HDL-64占整車成本的25%。
研發(fā)趨勢二：成本隨應用降低
經過了研發(fā)第一階段技術創(chuàng)新以后，成本過高是以3D激光雷達為主的無人駕駛感知系統(tǒng)的主要問題，傳感器生產公司對于激光雷達研發(fā)的關注點從功能增強轉變?yōu)槌杀究刂疲纱诉M入了研發(fā)第二階段：降低成本以實現(xiàn)產業(yè)化應用。
在素有“電子消費領域科技風向標”之稱的2016CES大會上，激光雷達科技企業(yè)Velodyne和Quanergy都展出了新型3D激光雷達。Velodyne的Puck Auto和Quanergy的S3與之前相比都是小型化的改良產品。
Velodyne公司的Puck Auto采用32線激光，掃描范圍達200米，可以認為是VLP-16的加強版，相比于VLP-16更加切合于無人駕駛汽車的使用需求，相比于另外兩款產品價格成本更低。該公司已與福特公司達成合作意向，未來福特公司的無人駕駛汽車Fusion將配置2臺Puck Auto，并且Velodyne公司負責人稱他們將進一步降低產品成本，目標控制在1000美元以下。
Quanergy公司的S3是與德爾福公司合作開發(fā)的固態(tài)激光雷達，采用8線激光，內部無旋轉部件，可集成于整車內。在此前的報道中，Quanergy公司的CTO表示每臺S3成本在200美元。價格極低的原因在于產品的配置，“8線”、“固態(tài)”這兩個特性決定了成本的有效控制。“固態(tài)”意味著不能360度轉動，只能探測前方，但探測范圍的不足，可以用數(shù)量來彌補，在車身四角布置四臺或六臺S3，是德爾福無人駕駛汽車所探索的方案。
通過這兩個美國科技企業(yè)在2016CES上發(fā)布的新產品，我們可以得知激光雷達的技術特性正逐步切合無人駕駛領域的產業(yè)化需求，去除測試階段的冗余硬件配置后，成本有望大幅降低。
